[发明专利]Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物量子点的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于合成半导体材料的方法领域，尤其是涉及Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物量子点的合成。

背景技术

量子点又被称为半导体纳米晶体，是指包围着有限个自由传导电子的微小空间，由少量的原子所构成。量子点的粒径一般介于2-10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。基于量子效应，量子点在太阳能电池，光学生物标记，尤其在发光器件领域具有广泛的应用前景。目前人工光源只有高耗能的白炽灯、卤素灯能达到连续光谱的特性，是LED、萤光灯无法取代的重要特性；而量子点LED可以达到接近连续光谱，高显色性的特性，可望满足光线品质及健康要求较高的使用者的要求，达到全面淘汰高耗能光源的目标。因此量子点的绿色、廉价及大规模制备方法的开发和量子点的应用研究，成为了当今的热点。

目前由于具有绿色，经济，操作简单等优点，低温水相合成量子点的方法得到了广泛研究，如文献“唐爱伟等.水相中CdSe与核/壳CdSe/CdS量子点的制备与发光特性研究[J].无机材料学报，2006,21(2),322-328.”；“宁佳，王德平等.CdSe量子点的制备及荧光性能改善[J],2007,9(38),1531-1536.”所述。而水相合成方法中，多采用NaBH₄,KBH₄(如中国专利申请201110185414.2，201110070290.3)或者Na₂SO₃(如中国专利申请201110297349.2)，作为还原剂将Se源或Te源还原成-2价态，再与+2价的Cd²⁺，或者Zn²⁺结合。NaBH₄,KBH₄极易吸潮且反应剧烈对人体有刺激，Na₂SO₃还原性较弱，需分步先与Se粉或Te粉反应生成Na₂SeSO₃或Na₂TeSO₃前驱体。在量子点的大规模制备方法的开发和应用研究中，探索更简易、安全、低成本的水相合成方法是非常重要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用维生素C作为还原剂的Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物量子点的合成方法。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题，其工艺步骤为：

(1)量取100ml可溶性镉盐或可溶性锌盐溶液于250mL三口烧瓶中，在剧烈搅拌下加入稳定剂L-半胱氨酸(Cys)，其中可溶性镉盐或可溶性锌盐与稳定剂的摩尔比为1:1.3-4，待Cys完全溶解后得到含Cd²⁺或Zn²⁺离子的前驱体溶液；

(2)在步骤(1)中所得阳离子前驱体溶液中加入过量还原剂维生素C，调节pH值至6.8~11，在剧烈搅拌下加入二氧化硒，其中Se与维生素C的摩尔比值约为1:1.3~1:7，SeO₂与Cd²⁺或Zn²⁺的摩尔比值为1:10；

(3)将在步骤(2)所得混合液置于40-100℃的恒温油浴中加热回流,最优反应时间为2.5-11h，合成不同尺寸的Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物量子点。

步骤1所述的可溶性镉盐是CdCl₂·2.5H₂O、Cd(Ac)₂、或Cd(NO₃)₂；所述的可溶性锌盐是ZnCl₂、Zn(Ac)₂,Zn(NO₃)₂或ZnSO₄；可溶性镉盐或可溶性锌盐溶液浓度为0.02mol/L。

步骤1和步骤2所述的剧烈搅拌为30r/s、5min内的磁力搅拌。

步骤3所得的合成Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物量子点，所合成的CdSe或ZnSe均为立方晶系结构，CdSe荧光发射峰范围为约450-560nm，ZnSe的荧光发射范围为440-490nm。